基于单片机温度测量系统的设计开题报告

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1、开题报告基于单片机温度测量系统的设计一、选题的背景、意义在工业生产过程中，控制对象五花八门，温度控制在生产过程中占有很大的比例。测量和控制缺一不可。由于要控制的对象越来越复杂，温度测量控制方面还有着许许多多的问题。如何更好地提高测量和控制性能，满足不同的场合的测量控制要求，是大家研究的一个重要课题。随着电子技术以及应用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展，在高集成度、高速度、低功耗以及高性能方面取得了很大的进展，电子技术有了更好的飞跃，我们现在完全可以运用单片机和温度传感器进行温度测量和控制。温度是日常生活、冶金、化工、医学、建筑、机械等领域最常遇

2、到的一个物理量。随着经济的发展和科学技术的进步，对于温度的测量和控制有了更高要求。采用单片机温度测量系统，能大大的提高温度测量的精度，降低产品的成本，简化操作，节省劳动力，提高生产效率[1]。在现实生活和工农业生产及科学研究中，温度的测量非常的重要。在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。由于我国的自动化长期以来一直都比较落后，各类农业、工业有相当一部分还停留在常规仪表测量控制，有的甚至还处在人工加常规仪表的半自动测量控制状态。这个不仅安全生产没有保障，效率低下，工人的劳动强度也大

3、大的提高。在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案，新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果[2]。二、相关研究的最新成果及动态目前国内外普通采用传统的热电

4、偶、热电阻、半导体PN结之类的模拟温度传感器与单片机结合来进行温度测量，它们都有各自的优缺点和使用范围。1.当前普遍采用测温系统的优缺点和适用范围（1）单片机和热电偶组成的测温系统热电偶作为温度检测元件在工业上是很常见的。它的优点是：①测量的精度很高。因为在测量的过程中，热电偶是直接和被测对象接触的，所以中间介质对测量没有影响，提高了测量的精度。②测量的范围很广。热电偶的测量范围在-50～+1600℃，某些特殊热电偶最低可测到-269℃，最高可达+2800℃。③构造非常之简单，使用也相当的方便。通常来说，热电偶是由2种不同材料的金属丝所组成的，而且不

5、受大小和开头的限制，外部又有保护套管套着，用起来非常的安全和方便。热电偶测温基本原理：把两种不同材料的导体或者半导体对接起来后，就构成了一个闭合的回路。当导体A和B的两个接点1和2之间存在温差时，两导体之间便产生了一个电动势,因而在回路中就形成了一个电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。然后，热电偶上产生的信号经取样、放大后通过模数转换，再交自单片机处理。被测温度信号从温敏元件到单片机，经过众多器件，易受干扰、不易控制且精度不高[3-4]。（2）单片机和热电阻组成的测温系统在中低温区里，热电阻是最常用的一种温度检测器。但与热电偶

6、的测温原理不同的是，热效应是热电阻测温的特性，即导体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度的度数变化。然后，热电阻上产生的信号经取样、放大后通过模数转换，再交自单片机处理。被测温度信号从温敏元件到单片机，经过众多器件，易受干扰、不易控制且精度不高。目前主要有半导体热敏电阻温度传感器和金属热电阻温度传感器两类。相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，其电阻值在常温下的范围更高，但是，互换性却不是很理想，非线性严重，通常情况下，测量温度的范围只有-50～300℃左右，大量用于家用电器和汽车的温度检测和控制。金属

7、热电阻温度传感器一般适用于-200～500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛[5-7]。（3）单片机和半导体PN结组成的测温系统利用PN结的特性，研发出了一种新的温度传感器，叫作PN结温度传感器。PN结温度传感器是一种半导体敏感器件,它实现温度与电压的转换。在常温范围内，PN结温度传感器包括了热电偶和热敏电阻的各自优点，同时它又克服了这些传统温度传感器件的一些比较大的和固有的缺陷，它是自动控制和仪器仪表工业不可缺少的基础元器件之一。但是，被测温度信号从温敏元件到单片机，经过众多器件，易受干扰、不易控制且

8、精度不高。传统的模拟传感器都存在着各自的缺点，而且都要经过信号处理电路，就会受到或多或少的干扰，使信号失真，